玩转python：通俗易懂掌握高级数据结构：collections模块之namedtuple

引言

namedtuple是Python中collections模块提供的一个强大工具，用于创建具有字段名的元组。它不仅具备元组的不可变性，还能通过字段名访问元素，极大地提高了代码的可读性和可维护性。本文将详细介绍namedtuple的关键用法和特性，并通过8个丰富的案例帮助读者掌握其应用。

具名元组关键用法和特性

特性/方法	描述
不可变性	一旦创建，`namedtuple`的内容不可修改，适合存储常量数据。
字段名访问	可以通过字段名（如`obj.field`）访问元素，代码更易读。
内存效率	与普通类相比，`namedtuple`占用更少内存，性能更高。
定义方式	使用`namedtuple(typename, field_names)`创建。
`_fields`	返回所有字段名的元组。
`_make(iterable)`	从可迭代对象创建`namedtuple`实例。
`_asdict()`	将`namedtuple`转换为字典。
`_replace(**kwargs)`	返回一个新的`namedtuple`实例，替换指定字段的值。

1. `namedtuple`的概念

namedtuple是collections模块中的一个工厂函数，用于创建具有字段名的元组。它的主要特点是：

不可变性：一旦创建，内容不可修改。
字段名访问：可以通过字段名访问元素，代码更易读。
内存效率：与普通类相比，namedtuple占用更少内存，性能更高。

2. `namedtuple`的用法

2.1 创建`namedtuple`

from collections import namedtuple# 定义一个表示二维点的namedtuple
Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])# 创建实例
p = Point(10, 20)
print(p.x, p.y)  # 输出: 10 20

2.2 访问字段

# 通过字段名访问
print(p.x)  # 输出: 10
print(p.y)  # 输出: 20# 通过索引访问
print(p[0])  # 输出: 10
print(p[1])  # 输出: 20

3. `namedtuple`的常见方法

3.1 `_fields`：查看字段名

print(p._fields)  # 输出: ('x', 'y')

3.2 `_make(iterable)`：从可迭代对象创建实例

# 从列表创建
p2 = Point._make([30, 40])
print(p2)  # 输出: Point(x=30, y=40)

3.3 `_asdict()`：转换为字典

print(p._asdict())  # 输出: {'x': 10, 'y': 20}

3.4 `_replace(**kwargs)`：替换字段值

# 替换x的值
p3 = p._replace(x=100)
print(p3)  # 输出: Point(x=100, y=20)

4. `namedtuple`的8个应用案例

案例1：表示二维坐标

Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
p = Point(10, 20)
print(f"坐标: ({p.x}, {p.y})")  # 输出: 坐标: (10, 20)

案例2：表示RGB颜色

Color = namedtuple('Color', ['red', 'green', 'blue'])
white = Color(255, 255, 255)
print(f"白色: {white}")  # 输出: 白色: Color(red=255, green=255, blue=255)

案例3：表示学生信息

Student = namedtuple('Student', ['name', 'age', 'grade'])
s = Student('Alice', 20, 'A')
print(f"学生: {s.name}, 年龄: {s.age}, 成绩: {s.grade}")  # 输出: 学生: Alice, 年龄: 20, 成绩: A

案例4：表示日期

Date = namedtuple('Date', ['year', 'month', 'day'])
d = Date(2023, 10, 5)
print(f"日期: {d.year}-{d.month}-{d.day}")  # 输出: 日期: 2023-10-5

案例5：表示书籍信息

Book = namedtuple('Book', ['title', 'author', 'year'])
b = Book('Python编程', 'Guido van Rossum', 2020)
print(f"书籍: {b.title}, 作者: {b.author}, 出版年份: {b.year}")  # 输出: 书籍: Python编程, 作者: Guido van Rossum, 出版年份: 2020

案例6：表示几何图形

Circle = namedtuple('Circle', ['radius', 'center'])
c = Circle(5, Point(0, 0))
print(f"圆: 半径={c.radius}, 中心=({c.center.x}, {c.center.y})")  # 输出: 圆: 半径=5, 中心=(0, 0)

案例7：表示购物车商品

Product = namedtuple('Product', ['name', 'price', 'quantity'])
item = Product('手机', 2999, 2)
print(f"商品: {item.name}, 单价: {item.price}, 数量: {item.quantity}")  # 输出: 商品: 手机, 单价: 2999, 数量: 2

案例8：表示网络请求的响应

Response = namedtuple('Response', ['status_code', 'data', 'headers'])
res = Response(200, {'message': '成功'}, {'Content-Type': 'application/json'})
print(f"响应: 状态码={res.status_code}, 数据={res.data}, 头信息={res.headers}")  # 输出: 响应: 状态码=200, 数据={'message': '成功'}, 头信息={'Content-Type': 'application/json'}